WebTV: Um novo método para assistir TV

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Trabalho de conclusão de curso apresentado e aprovado com 10 pela banca.

WebTV: Um novo método para assistir TV

  1. 1. FACULDADES INTEGRADAS DO BRASIL – UNIBRASIL ESCOLA POLITÉCNICA BACHARELADO EM SISTEMAS DE INFORMAÇÃO WEBTV: UM NOVO MÉTODO PARA ASSISTIR TV. Curitiba 2008
  2. 2. RAFAEL RIBEIRO MACEDO WEBTV: UM NOVO MÉTODO PARA ASSISTIR TV. Projeto apresentado ao curso de Bacharelado em Sistemas de Informação, Escola Politécnica, da Faculdades Integradas do Brasil – UNIBRASIL, como um requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Sistemas de Informação. Orientador: Prof. Dr. Alessandro Brawerman Curitiba 2008
  3. 3. EPÍGRAFE A alegria está na luta, na tentativa, no sofrimento envolvido. Não na vitória propriamente dita. Mahatma Gandhi
  4. 4. SUMÁRIO LISTA DE ILUSTRAÇÕES ......................................................................................... v LISTA DE SIGLAS ..................................................................................................... vi RESUMO................................................................................................................... vii ABSTRACT.............................................................................................................. viii 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 1 1.1 JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 2 1.2 OBJETIVO GERAL .............................................................................................. 3 1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................ 3 2 METODOLOGIA ...................................................................................................... 7 3 HISTÓRIA DA TV .................................................................................................. 10 3.1 Transmissões de Imagens ................................................................................. 10 3.2 Transmitindo Sinais de Rádio e TV .................................................................... 11 3.3 Sinal de TV Analógica ........................................................................................ 13 3.4 Sinal de TV Digital .............................................................................................. 16 3.4.1 Ganhos Reais da Nova Tecnologia .................................................................. 17 3.4.2 Meios de Transmissão .................................................................................... 19 3.4.3 A Internet ......................................................................................................... 20 3.4.4 Web Streaming ................................................................................................ 22 3.4.5 UDP ................................................................................................................. 23 3.4.6 RTP ................................................................................................................ 24 3.4.7 CODEC’S ........................................................................................................ 24 3.5 IPTV ................................................................................................................... 25 3.6 WebTV ............................................................................................................... 26 4 TRABALHOS RELACIONADOS ........................................................................... 27 5 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ............................................................................ 31 5.1 Visão Geral.......................................................................................................... 31 5.2 A Captura do Sinal .............................................................................................. 33 5.2.1 Dispositivo de Entrada...................................................................................... 34 5.2.2 Dispositivo de Captura ..................................................................................... 35 5.2.3 Sistema de Captura .......................................................................................... 37 5.2.4 Servidor de Web Streaming ............................................................................. 39 5.2.5 Ambiente do Portal de Internet ......................................................................... 40 6 EXPERIMENTOS PRÁTICOS ............................................................................... 42 6.1 Estudo de Caso .................................................................................................. 42 6.2 Ambiente de Testes ........................................................................................... 43 6.3 Execução do Software........................................................................................ 43
  5. 5. 6.4 Testes do Software ............................................................................................ 46 6.4.1 Transmissão de vídeo-conferência sem codec ............................................... 47 6.4.2 Transmissão de vídeo-conferência com codec ............................................... 48 6.4.3 Transmissão do sinal de TV sem codec ........................................................... 48 6.4.4 Transmissão do sinal de TV com codec ........................................................... 48 6.4.5 Transmissão de vídeo por demanda ................................................................ 49 7 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 50 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 52 ANEXO ...................................................................................................................... 54
  6. 6. LISTA DE ILUSTRAÇÕES FIGURA 1 – SISTEMA DE NIPKOW ......................................................................... 11 FIGURA 2 – ONDA ELETROMAGNÉTICA DE TV MONOCROMÁTICA .................. 14 FIGURA 3 – ONDA ELETROMAGNÉTICA DE tv EM CORES ................................. 15 FIGURA 4 – AS RESOLUÇÕES E SEUS FORMATOS ............................................ 18 FIGURA 5 – DIAGRAMA DE FUNCIONAMENTO DE UM SET-TOP BOX .............. 20 FIGURA 6 – CONEXÃO CLIENTE-SERVIDOR PARA STREAMING ....................... 23 FIGURA 7 – INFRAESTRUTURA DE TRANSMISSÃO DE WEBTV ......................... 32 FIGURA 8 – CAPTURA DE VÍDEO........................................................................... 34 FIGURA 9 – PROCESSO DE E/S DO DISPOSITIVO DE CAPTURA ...................... 36 FIGURA 10 – ESTRUTURA DE COMUNICAÇÃO DOS SERVIDORES .................. 39 FIGURA 11 – LAYOUT DA PÁGINA INICIAL DO PORTAL ..................................... 40 FIGURA 12 – LAYOUT DO PORTAL E O PLAYER DE VÍDEO................................ 41 FIGURA 13 – VÍDEO POR DEMANDA SENDO EXECUTADO ................................ 44 FIGURA 14 – VÍDEO CONFERÊNCIA EM EXECUÇÃO .......................................... 45 FIGURA 15 – SINAL CAPTURADO PELOS CANAIS RCA ...................................... 46 FIGURA 16 – TELA DO SISTEMA ADMINISTRATIVO DO SERVIDOR FMS .......... 47
  7. 7. LISTA DE SIGLAS ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line ADTV-LAB - Advanced Digital Television Laboratory API - Application Programming Interface ARPA - Advanced Research Project Agency ATSC - Advanced Television System Commitee AVC - Advanced Cideo Coding DoD - Departament of Defense DVD - Digital Video Disc EAD - Educação à Distância EDTV - Enhanced Definition Television ELG - European Lauching Group FM - Frequency Modulation GHZ - Giga Hertz HDTV - High-Definition Television HTML - Hyper Text Meta Language IAB - Internet Architeture Board IANA - Internet Assigned Numbers Authority IETF - Internet Enginering Task Force IP - Internet Protocol IPTV - Internet Protocol Television ISDB-T - Intregated Services Digital Broadcasting Terrestrial ISOC - Internet Society MHZ - Mega Hertz MPEG - Moving Picture Experts Group NTSC - National Television System Commitee PCTV - Personal Computer Television PHP - Hypertext Processor RCA - Radio Corporation of America RGB - Red Green Blue RTP - Real-Time Transport Protocol SDTV - Standard Definition Television SHF - Super Hight Frequency TCP - Transmission Control Protocol TV - Television UDP - User Datagram Protocol UHF - Ultra Hight Frequency USB - Universal Serial Bus VCEG - Video Coding Expert Group VCR - Videocassette Recorder VHF - Very Hight Frequency XVGA - Extended Graphics Array
  8. 8. RESUMO Esse projeto destina-se a desenvolver um sistema em Java que possibilite o usuário de Internet, assistir conteúdos televisionados em tempo real, por intermédio de um portal de Internet. O estudo tem como foco a tecnologia IPTV (Internet Protocol Television), com o intuito de buscar métricas para boa performance desse serviço, como banda necessária, equipamentos entre outros dispositivos necessários para a execução do projeto. Outro ponto importante abordado é como esse projeto poderá ser aplicado à necessidades reais, como por exemplo à educação à distância e a criação de um catálogo de vídeos, funcionando como uma locadora on-line, aplicando as tecnologias e conceitos apresentados neste trabalho. Palavras-Chave: TV Digital, IPTV, WebTV, Web Streaming.
  9. 9. ABSTRACT This project is presents a system in Java that makes it possible to the user of the Internet, to attend contents televised in real time, through a portal of the Internet. The study has as focuses in the IPTV technology (Internet Protocol Television), with the intention to look for metric for good performance of that service, as necessary band width, equipments and other devices for the execution of the project. Another important point that it can be applied to real needs, for instance to distance learning and the creation of a virtual library, working as a rental company on-line, applying the technologies and concepts presented in this work. Key-words: TV Digital, IPTV, WebTV, Web Streaming.
  10. 10. 1 INTRODUÇÃO A tecnologia que circunda a transmissão de informações teve uma trajetória que abrange diversas experiências, proporcionou a invenção de inúmeras formas e meios de transpor dados, desde a forma analógica já utilizada, até a forma que é discutida e estudada atualmente, a digital. Esse processo de evolução dos meios de comunicação traça os caminhos a serem percorridos na digitalização do maior veículo de comunicação em massa, a televisão. Para entender o processo de evolução desse veículo, que se tornou um item imprescindível no cotidiano da população mundial, e em especial a do brasileiro, devemos seguir desde a base de como surgiram os conceitos de TV e como seguiu a ordem cronológica dos fatos que deram início a televisão conhecida atualmente. Ao buscar informações sobre meios de transmissão digital e sua influência nos meios de comunicação, notou-se que existem necessidades e oportunidades não supridas. Um dos pontos que vêm sendo bastante explorado e pesquisado em detalhes é a IPTV (Internet Protocol Television). Esse projeto visa projetar e desenvolver um ambiente que possibilite a exibição de programas televisivos, capturando sinal não só de TV, mas também DVD, VCR, etc, e retransmitindo-os via Internet. Desta forma, pretende-se viabilizar o acesso à televisão de modo não convencional, bastando apenas possuir conexão banda larga e um navegador de Internet. Atualmente, não há relatos da existência de muitos portais especializados em distribuir programas televisivos em território nacional. Devido a essa oportunidade mercadológica e por ser uma nova área de pesquisa, visto como uma oportunidade de expor uma nova forma de assistir televisão, foi levantada à ideia de estudar uma maneira de promover a TV que conhecemos hoje, com uma nova perspectiva de apresentação, no qual os telespectadores acompanhariam a programação da TV em um portal de Internet. Dessa ideia, derivou-se o projeto, que tem o intuito de contribuir com a compreensão do funcionamento da transmissão e recepção de conteúdos
  11. 11. televisivos, esses conteúdos serão capturados de um satélite e retransmitidos pela Internet, dando um primeiro passo para possíveis pesquisas e aperfeiçoamento de técnicas de transmissão de conteúdo áudio-visual pela Internet, utilizando conceitos de IPTV, WebTV e TV Digital. 1.1 JUSTIFICATIVA Com a descoberta de meios digitais de emissão e recepção de sinais, foi observado que a nova tecnologia digital é uma evolução em termos da tecnologia anterior. Esta nova tecnologia não tende a substituir os conceitos que atualmente estão implementados, assim sendo o rádio, o cinema e a televisão não estão em extinção, mas sim revistas, aperfeiçoadas, introduzidas na era digital. A Internet tem forte influência na evolução da comunicação, que afeta diretamente o cotidiano das pessoas. Nesse ponto entra a evolução ou revolução da TV, adequando-se aos novos comportamentos da sociedade atual. Vive-se um momento de individualização (pelo menos perante o consumo de tecnologias), no qual pesquisas demonstram o quanto às pessoas, especialmente jovens, estão contemplados na “cultura de dormitório” (bedroom culture) [Bovill e Livingstone]. Essa cultura é uma espécie de isolamento físico, no qual as pessoas passam a maior parte do tempo dentro de seus quartos, “conectados” a diferentes tipos de mídias, com o poder de acesso a inúmeras informações, entretenimento e formas de comunicação diversificadas, ou seja, sem perder contato com amigos, criando uma sociedade paralela. Acompanhando as informações da “cultura de dormitório”, esse projeto visa criar uma ferramenta que auxilie a união de mais um item de comunicação e interação para o internauta, agregando um novo serviço à Internet para a coleta de informações, entretenimento e comunicação. Com isso propõe-se a construção de um portal de Internet que reúna a programação de TV vista hoje no aparelho televisor, oferecendo a opção de sintonizar canais de TV aberta em tempo real, assistir vídeos sob demanda, além de utilizar-se de inúmeras possibilidades que essa tecnologia oferece.
  12. 12. Dados extraídos de uma pesquisa efetuada pela ABED (Associação Brasileira de Educação a Distância) demonstram que o crescimento na utilização de EAD (Educação a Distância), é de 91% entre graduandos e pós-graduandos [ABED]. Esses dados demonstram que o crescimento na procura dessa forma de aprendizagem, gera a demanda de novos meios de comunicação, para suprir a necessidade de transpor as informações (vídeo-aulas) por um meio individualizado e eficaz. Este projeto, ao explorar a tecnologia de IPTV, pode vir a suprir as necessidades das empresas e instituições que trabalham com essa forma de educação, gerando um novo campo de oportunidades para a implementação da IPTV, com o fim de facilitar o acesso a EAD. 1.2 OBJETIVO GERAL O objetivo desse projeto é desenvolver um ambiente que explore a tecnologia de IPTV e WebTV, capturando sinal de transmissão de imagens e possibilitando o usuário de Internet acessar esses conteúdos por meio de um portal, sendo capaz de selecionar canais predefinidos por meio de um player localizado em um site. 1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS A proposta objetiva um ambiente no qual seja possível consumir sinais televisivos utilizando-se da estrutura física e lógica da Internet. Porém há etapas no qual deve-se alcançar êxitos para compor o contexto de funcionamento e aplicação do projeto, assim segue os objetivos separados por tópicos, proporcionando limpidez nas reais intenções do projeto, que são:  EXPLORAR UM SERVIÇO A SER AGREGADO À INTERNET A Internet atual não serve mais apenas para a transmissão de dados, novos serviços estão sendo agregados a esse veículo de comunicação, como é visto com a absorção de serviços anteriormente analógicos, como a telefonia, a imprensa. A TV é mais um serviço agregado a Internet, como pode-se acompanhar com o advento da TV Digital.
  13. 13.  ESTUDAR A PERFORMANCE DE TRANSMISSÕES DE VÍDEOS POR IP NA INTERNET Obter informações sobre a qualidade das transmissões por Streaming, devido à utilização do serviço de banda larga. Este serviço no Brasil passa por peculiaridades, como a limitação de banda, por consequência estrutural das operadoras de telefonia.  DEFINIR A NECESSIDADE DE BANDA, EQUIPAMENTOS E TECNOLOGIAS PARA A TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO DO SERVIÇO DE TV POR IP Com o estudo da performance, serão definidos os requisitos mínimos para se utilizar os serviços de IPTV e WebTV, proporcionando parâmetros para a aplicação e desenvolvimento desta tecnologia.  SERVIR COMO MODELO TÉCNICO PARA NOVAS PESQUISAS, POSSIBILITANDO TRABALHOS FUTUROS QUE FORNEÇAM APERFEIÇOAMENTOS PARA ESSA TECNOLOGIA INOVADORA Com os dados citados neste trabalho, pretende-se possibilitar novas pesquisas e embasar o início de trabalhos relacionados a esta tecnologia, para trazer melhorias a IPTV e WebTV.  POSSIBILITAR A FACILIDADE DE ACESSO A ESSA TECNOLOGIA, PARA IMPLANTAÇÃO DE NOVAS FERRAMENTAS QUE AUXILIEM NA VIDA DAS PESSOAS E ENRIQUEÇAM NICHOS QUE UTILIZEM A TV COMO MEIO DE TRANSMISSÃO. Objetiva-se reunir informações que proporcionem o entendimento do processo evolutivo da TV, criando facilidades de compreensão do que é e como funciona a TV Digital e suas vertentes como a IPTV e a WebTV. Assim, o protótipo a ser desenvolvido neste projeto, tem como função expor um software que seja capaz de flexibilizar a transmissão de conteúdos áudio-visuais de qualquer natureza por intermédio da Internet.  SERVIR COMO FERRAMENTA PARA EDUCAÇÃO À DISTÂNCIA A motivação para utilizar a EAD em um treinamento é o fator chave para o sucesso na aprendizagem. Estudos vêm sendo desenvolvidos para balizar o caminho utilizado na educação à distância, elaborando métodos e ferramentas que fixem a atenção e principalmente proporcionem maior absorção do conteúdo
  14. 14. apresentado, devido a isso a tecnologia de TV por IP, se mostra um poderoso aliado ao propósito do EAD. A IPTV supre uma parte desgastante do processo de utilização do EAD, que ao reunir os alunos em uma sala, com um aparelho de TV, não prende a atenção dos alunos (pois sabe-se que TV + Palestra = Sono), além de desprender maiores gastos com deslocamento e/ou outras situações que demandam estrutura. Dessa forma, a implementação da IPTV para os fins de treinamento à distância, possibilita ao aluno, acessar o conteúdo áudio-visual dentro do próprio sistema LMS (Learning Manager System), mantendo o foco da aprendizagem em um só local. A consequência da utilização da IPTV aliada à EAD é a redução de gastos com adequação física de salas de treinamento, pois seus conteúdos estão dispostos em uma sala virtual, além da possibilidade de acessar esse serviço de qualquer computador, isentando a empresa ou instituição dos gastos de estruturação de uma sala real.  POSSIBILITAR A CATALOGAÇÃO DE OBRAS ÁUDIOS-VISUAIS, COMO UMA BIBLIOTECA ON- LINE E EM TEMPO REAL. A catalogação de conteúdos áudio-visuais é outro exemplo de aplicação para a tecnologia de IPTV. Essa demanda é vista em instituições na qual a consulta ao acervo áudio-visual é constante. A IPTV oferece em casos como esse a substituição de diversos discos, por um banco de vídeos, extinguindo ocasiões na qual os interessados em certa obra do acervo, devam esperar a devolução de um item já emprestado. A ideia do funcionamento desse caso descrito é de uma espécie de biblioteca virtual, propondo a solução de custos na aquisição de obras, diminuindo os custos de direitos autorais (número de cópias).  LOCADORA DE FILMES Há inúmeras formas de aplicar o conceito da TV Digital e suas vertentes, uma destas aplicações é uma locadora virtual. Seguindo o conceito da biblioteca virtual, citada anteriormente, pode-se criar um ambiente que possibilite a locação de filmes em formato digital, não havendo a necessidade do cliente se deslocar a uma
  15. 15. locadora ou esperar a devolução do filme para alugar o mesmo, criando um novo serviço que tem efeito direto ao cliente.
  16. 16. 2 METODOLOGIA Esse projeto possui o intuito de construir um software que agregue mais um serviço a Internet, sendo focado o advento da TV Digital e seus novos conceitos, reformulando o modo de assistir TV. Para isso foi necessário seguir algumas etapas para concluir esse projeto, são elas: 1. Campo de Pesquisa: O campo de pesquisa é constituído por um número restrito de literaturas que abordam o assunto. O embasamento desta pesquisa foi retirado de alguns locais corriqueiros ao nicho de tecnologia, como sites de artigos digitais, teses de graduação, mestrado e doutorado, livros sobre transmissão de dados via satélite, artigos científicos publicados, entre outras formas de exposição de informações. 2. Sujeito da Pesquisa: A pesquisa é focada no funcionamento das transmissões de televisão, que passa por um processo evolutivo de longa trajetória. A pesquisa está fundamentada nas características da TV, como transmissão de dados via satélite, formas de transpor a TV Digital/IPTV/WebTV, API’s de desenvolvimento de software para a essa transposição, o funcionamento do HD-TV, formatos de TV’s, formatos e compressores de vídeos, comunicação entre hardwares da plataforma de TV, entre outros itens que envolvem essa tecnologia. Com isso tem-se inúmeros sujeitos para traçar-se o perfil de conduta para coletar esses dados e seus campos de atuação 3. Coleta de Dados: Como mencionado no item 1 deste capítulo, a pesquisa tem seus alicerces em documentos que contenham informações sobre as tecnologias que circundam a TV. Além das fontes citadas anteriormente foram utilizadas informações coletadas com profissionais da área, formando um forte embasamento para o desenvolvimento dessa pesquisa. 4. Instrumentação: Os materiais que foram utilizados para esse projeto são:
  17. 17.  Micro-computadores que estão divididos por funções: Cliente, Servidor de Web Streaming e Servidor de Captura.  A API de desenvolvimento multimídia da linguagem ActionScript 3.0 da Adobe, que oferece funcionalidades para a manipulação de arquivos e dispositivos áudio-visuais.  A linguagem PHP com persistência em MySQL para o desenvolvimento do site. Linguagem e Banco de Dados que possuem a vantagem de ser livre, além ser de fácil manipulação.  Aparelho de captura de sinais de TV, que possibilita a recepção de sinais televisionados por torres de transmissão ou satélite, e os converte em dados interpretáveis ao software, caracterizando a porta de entrada para os dados a serem processados nesse projeto.  Modem ADSL e serviço de conexão banda larga que faz o papel de porta de saída dos dados do servidor de Streaming, ou seja, é o responsável pela conexão com a Internet.  Com relação ao Sistema Operacional, é utilizado o Microsoft Windows XP, devido a dificuldade de adaptação dos dispositivos de captura USB com os sistemas operacional Linux. 5. Análise de Dados: foram analisados conceitos e experiências de pessoas que já efetuaram pesquisas e ou desenvolvimento de aplicações comerciais, proporcionando um referencial importante para traçar o caminho correto a percorrer durante o desenvolvimento do software. 6. Teste de Desempenho: foram coletados dados e características do tráfego e tipos de conexões utilizados para a transmissão do streaming de vídeo. Podendo assim obter propriedade ao argumentar quanto à
  18. 18. estrutura de transmissão mínima para o perfeito funcionamento do sistema projetado nesta pesquisa (Não abordando o conceito de transcoding [QUEIROZ]). 7. Teste de Funcionalidade: Os testes foram realizados de forma a constatar o funcionamento pleno do sistema de captura, modularizando os testes, devido as suas etapas e hierarquias de processamento dos dados (Servidor de Captura com suas peculiaridades e Servidor de Streaming com suas características). Utilizando a técnica de Alfa e Beta teste, para obter controle total dos reais e possíveis erros do funcionamento do sistema. 8. Aplicação real (EAD Especificamente): Devido à demanda vista no mercado de EAD, foi aplicado o protótipo desenvolvido neste projeto a um teste real, apresentado parcialmente em [BRAWEMAN, MARQUES, MACEDO], tendo em vista mensurar a aceitação e como poderá ser desenvolvido/evoluído essa forma de transpor conteúdos áudio-visuais. Com isso foi criado uma espécie de Beta teste testando a aplicabilidade do sistema como uma ferramenta efetiva de Educação a Distância.
  19. 19. 3 HISTÓRIA DA TV A televisão que conhecemos hoje passou por um processo evolutivo, um processo lento com inúmeras experiências, envolvendo diversas áreas do conhecimento, a fim de formular soluções de transferência de imagens por longas distâncias. Para desenvolver o projeto proposto neste documento, é necessária uma visão geral da trajetória da construção da televisão. O processo de construção da televisão e seus meios de transmissão envolvem diversas áreas do conhecimento humano, porém a pesquisa será balizada apenas em soluções de desenvolvimento de software. No quesito hardware, serão utilizados dispositivos convencionais (encontrados em lojas de informática), dando o foco em como funciona o mecanismo de envio, transporte, recepção e reprodução dos dados gerados pela IPTV. 3.1 Transmissões de imagens A construção da televisão se deu através da pesquisa de grandes físicos, matemáticos e cientistas, os quais tinham o objetivo de transmitir imagens a distância. A transmissão de imagens foi conquistada primeiramente por Alexander Bain em 1842, quando transmitiu telegraficamente uma imagem (fac-símile), dando origem ao fax que conhecemos atualmente [Magia Comunicações]. Em 1873, o inglês Willoughby Smith comprovou que o selênio (descoberto por Jakob Berzelius em 1827) possui a propriedade de transformar energia luminosa em energia elétrica, possibilitando a formulação da transmissão de imagens por intermédio de corrente elétrica [Magia Comunicações]. Julius Elster e Hans Getiel em 1892 desenvolveram o diodo fotossensível, dispositivo capaz de capturar luminosidade convertendo-a em energia. A evolução científica com base nas descobertas passadas deu origem ao sistema de raios catódicos, que foi desenvolvido em 1906 por Arbwehnelt, ao mesmo tempo Boris Rosing chega à mesma conclusão na Rússia. Esse sistema explora mecanicamente espelhos somados ao tubo de raios catódicos [Magia Comunicações]. O invento de Paul Nipkow, um disco com orifícios em espiral com a mesma distância entre si, subdividindo objetos em pequenos elementos que juntos formam
  20. 20. uma imagem [Figura 1], embasou o método de transmissão do inglês John Logie Baird que foi considerada a primeira transmissão genuína de televisão. Em 1924, Baird transmitiu contornos de objetos a distância, no ano seguinte fisionomia de pessoas. Baird em 1926 demonstrou em Londres para a comunidade científica seu experimento, por consequência de suas experiências a BBC propõem um contrato para efetuar transmissões experimentais dentro da empresa, esse contrato foi fechado [Magia Comunicações]. Fonte: [SCIENCE & VIE] Figura 1: Sistema de Nipkow Um ano antes do sucesso de Baird, 1923, o russo Wladimir Zworykin patenteou o iconoscópio, dispositivo que se utilizava de tubos de raios catódicos. Por esse feito foi convidado pela RCA a coordenar uma equipe que futuramente criaria o primeiro tubo de televisão, o então chamado orticon (produzido em escala industrial em 1945). Em 1927, Philo Farnsworth patenteou um dissecador de imagens, que também utilizava raios catódicos, mas com resolução não satisfatória. A emissão oficial de sinal televisivo foi feito na Alemanha em março de 1935, oito meses após isso ocorre na França, sendo utilizada a Torre Eiffel como torre de transmissão [Magia Comunicações]. 3.2 Transmitindo sinais de Rádio e TV Foi visto até então como surgiu à ideia e como evoluiu a transmissão e recepção do invento da televisão. Nesta seção, será apresentado como funciona tecnicamente este sinal, para compreender melhor onde esse projeto pretende chegar com a digitalização do sinal de TV e o transmitir como pacotes IP.
  21. 21. As ondas de transmissão eletromagnéticas, as radiofrequências, estão subdivididas em três tipos de frequência, formulando o espectro de frequências. Dentro desse espectro há diversas frequências, entre altas e baixas que são utilizadas por emissoras de TV, rádio, telefonia e sistemas de satélite. As frequências que formam a transmissão de TV são denominadas VHF, UHF, SHF. As características de cada uma são apresentadas abaixo:  VHF: Very Hight Frequency ou Freqüência Muito Alta: Faixa que vai desde 30MHz (Mega Hertz) até 300MHz. Esta frequência é utilizada para transmitir rádio FM e a TV Aberta, na qual os canais vão do número 2 até o 13.  UHF: Ultra Hight Frequency ou Freqüência Muito Alta: Faixa que vai desde 300MHz até 3000MHz (pode ser vista em algumas literaturas como 3Ghz: Giga Hertz). Nesta frequência estão os canais que vão do canal 14 ao canal 69, nessa faixa também são encontrados canais de telefonia celular.  SHF: Super Hight Frequency ou Frequencia Super alta: Faixa que vai desde 3Ghz até 30Ghz. Essas frequências são encontradas no sistema de envio e resposta do satélite, denominadas como a banda “C” e Banda “Ku”. As frequências de rádio digital encontram-se nessa faixa. A banda “C” é utilizada no transporte de televisão aberta, permitindo conexões internacionais, além de transportar os sinais de telefonia e dados. A banda “Ku” é utilizada para transportar sinais de televisões por assinatura via satélite, como por exemplo, a Sky e DirectTV. A Tabela1 exibe partes das faixas hertzianas e quais serviços estão atribuídos a elas, ordenados crescentemente. Estas atribuições são padrões internacionais. Pode se notar que as frequências de alguns canais terminam quando começa a frequência de outro. Têm-se o exemplo do canal 2 que termina em 60MHz, logo o canal 3 começa em 60MHz, provocando interferência de uma na outra. Os canais que contém outros serviços alocados entre suas frequências, não
  22. 22. apresentam essa interferência, porque os inícios de suas frequências estão distantes (ex.: Canal 4 termina em 70MHz e o canal 5 começa em 82MHz). Fonte: [BALAN] Faixa de até serviço observação 49,9 MHz 54 MHz Diversos serviços 54 MHz 60 MHz Televisão VHF Canal 2 60 MHz 66 MHz Televisão VHF Canal 3 66 MHz 70 MHz Televisão VHF Canal 4 70 MHz 72 MHz Radioastronomia 72 MHz 73 MHz Telecomando 73 MHz 75,4 MHz Rádio Navegação Aeronáutica 75,4 MHz 76 MHz Telecomando 76 MHz 82 MHz Televisão VHF Canal 5 82 MHz 88 MHz Televisão VHF Canal 6 Radiodifusão 99 canais em 88 MHz 108 MHz Rádio FM faixas de 200 KHz 88 MHz 108 MHz Microfone sem fio de alcance restrito Tabela 1: Espectro de freqüência e serviços atribuídos. 3.3 Sinal de TV Analógico A transmissão do sinal de TV analógico ocorre pelos canais VHF e UHF intermediado por torres e ou satélites, essas responsáveis pela amplificação e repetição das ondas eletromagnéticas a serem receptadas pelas antenas das TV. Esse processo tem início por equipamentos conversores alocados geralmente nos teleportos das emissoras de TV, utilizando métodos de multiplexação, ou seja, unindo informações de áudio e vídeo em um mesmo sinal (6MHz), caracterizando o sinal analógico. Após esse processo, as informações são enviadas para uma antena de grande porte, responsável pela emissão da radiofreqüência ao ar. Toda tecnologia tem seu início repleto de limitações e possibilidades de melhorias, com a televisão não foi diferente. Nos primeiros anos de transmissão do sinal televisivo, as imagens eram monocromáticas, e o sinal possuía apenas três componentes de informação, a intensidade, resolução vertical e resolução horizontal, sendo chamado de “sinal de composição de vídeo”. Na Figura 2, o formato do sinal rádio-transmitido é escalonado demonstrando o sinal interpretado pelo aparelho televisor.
  23. 23. Fonte: [HOW STUFF WORKS] Figura 2: Onda eletromagnética de TV monocromática. A resolução horizontal é controlada por pulsos de 5 microssegundos (5µs) com 0 volt. Essa informação é interpretada pelos componentes que disparam o feixe horizontal do tubo de imagem. O pulso vertical é serrilhado junto ao pulso horizontal, mantendo o circuito de resolução sincronizado. O pulso do sinal vertical dura em média 400 à 500 microssegundos. A pigmentação monocromática da imagem é controlada pelos pulsos que variam entre 0,5 a 2,0 volts, no qual 0,5 volts é interpretado como preto e 2,0 volts é interpretado como branco. Essas informações ativam um canhão de feixe, que por sua vez ativa o fósforo envolto do tubo de imagens, formando a imagem para o telespectador. Curiosamente, esse componente necessita de 3,5MHz de banda, para ativar os componentes da TV, ao contrário do sinal colorido que ocupa 3 MHz. Com o passar do tempo e com a evolução natural das tecnologias, foram adicionadas novas funcionalidades e aprimorando-se o que já havia. Assim, surgem os aparelhos a cores, mudando a expectativa do público que já estava adequada ao televisor monocromático. Essa evolução deu-se a três adições de itens ao tubo de imagem, responsável pela formulação da imagem exposta ao telespectador, são elas: 1. Um conjunto de canhões de feixes RGB (Red, Green, Blue), cada um responsável por uma cor, formando uma palheta de cores seguindo o perfil RGB, possibilitando a formação da maioria das cores. 2. A substituição da folha de fósforo, que revestia o tubo de imagem na televisão monocromática, por fósforos coloridos em vermelho, verde e azul, alinhados em linhas e colunas, formando um espectro de cores RGB.
  24. 24. 3. Foi adicionado junto ao fósforo, uma malha de metal bem fina, ajustada aos pontos do fósforo da tela. O funcionamento dessa forma de pigmentação colorida das imagens é simples. Quando há a necessidade de se colorir com azul, por exemplo, é disparado um feixe azul nos pontos azuis do fósforo, o mesmo ocorrendo com as outras cores. Na necessidade de criar cores diferentes e ou branco, é usado o conceito de cores primárias formando a combinação de cores entre feixes e fósforos. Para que o novo tubo de imagens pudesse colorir imagens, há a necessidade de criar uma forma de transmitir essas informações da fonte até os dispositivos de TV. Dessa forma, utilizando o conceito semelhante de comunicação de cores com a TV monocromática, foi criado o transporte de um item modificador, a crominância. Basicamente, um sinal em cores tem início como um sinal monocromático, porém é enviado um sinal extra, a crominância, que é superposto em uma onda senoidal de 3,579545MHz sobre um sinal monocromático. Essas ondas são inseridas após um pulso de sincronismo horizontal, formando oito ciclos de ondas senoidais, formulando uma explosão de cores, como pode-se ver na Figura 3. Fonte: [HOW STUFF WORKS] Figura 3: Onda eletromagnética de TV em cores. A mudança de fase desses oitos ciclos determina a cor a ser ativada, a amplitude determina a saturação dessa cor, assim formando os tons e intensidade das cores a serem exibidas no televisor, isso unido ao conjunto de combinações dos feixes internos. Os aparelhos de TV monocromáticos que recebem esse novo sinal filtram o sinal de cromância e a ignoram,não interferindo na imagem que ela irá gerar.
  25. 25. 3.4 Sinal de TV Digital A história da TV Digital é fundamentada nas experiências evolutivas da televisão como um todo. Isso é visto pela forma que surgiu a ideia de se transmitir imagens de alta definição, utilizando as bandas existentes, ou seja, uma forma de transmitir imagem de qualidade sem exceder os 6MHz de banda do sinal UHF [Wilson]. A experiência precursora da TV Digital surgiu no início da década de 80, no Japão. O projeto denominado de MUSE (Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding) [NISHIZAWA E TANAKA] apresentava o envio de imagens de alta definição por transmissão analógica. Sua transmissão além de complexa, necessitava de 27MHz, ou seja, quase cinco vezes o tamanho da banda utilizada na transmissão normal. Apesar desses detalhes desvantajosos, essa tecnologia foi comercialmente implementada no Japão com certo sucesso, porém sua transmissão era possível somente via satélite, inviabilizando as transmissões terrestres [Mendes e Fasolo]. No início da década de 90, ocorriam nos EUA, Europa e Japão, estudos que objetivavam alcançar padrões que viabilizassem a transmissão digital por radiofrequência. Desta forma, foram criados vários comitês que viriam a definir padrões a serem implementados para a difusão da TV Digital. Abaixo uma lista apresenta os comitês que definiram os padrões adotados em suas respectivas regiões.  ATSC (Advanced Television System Committee): Comitê americano formado pelas principais empresas do ramo de TV, fundada em 1993;  ELG (European Lauching Group): Comitê europeu que definiu os padrões de TV Digital a serem utilizado na Europa.  ADTV-LAB (Advanced Digital Television Laboratory): Comitê que desenvolveu o padrão ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial), padrão adotado no Japão. Apesar das peculiaridades de cada padrão apresentado pelos comitês, os objetivos são os mesmos, a transmissão de áudio e vídeo de alta qualidade, balizados pela banda disposta pela TV Analógica (6MHz).
  26. 26. 3.4.1 Ganhos Reais da Nova Tecnologia A TV Digital teve como estopim a necessidade de criar meios de transmitir imagens de alta definição delimitadas à quantidade de banda disponível para o sinal analógico. A concretização da TV Digital deu-se ao sucesso da experiência de transformar a modulação de transmissão e a compressão dos dados emitidos, dessa forma não excedendo o limite da banda. O tamanho da banda do sinal televisivo varia de acordo com o padrão de TV Analógica adotada em cada país, apresentando três tamanhos de banda. O campo de variação de cada canal vai de 6MHz a 8MHz, não dando diferença sensível do ponto de vista do telespectador, porem dá maior espaço de transmissão de dados dentro desse patamar. No Brasil, EUA e Japão é utilizado o espaço de 6MHz, na Europa e Ásia, alguns países utilizam canais de 7MHz a 8MHz de espaço [Mendes e Fasolo]. Essa composição de tamanhos de banda possibilita a criação de variados tipos de programação, no qual é possível, utilizar a banda de acordo com a necessidade do sinal, criando-se assim uma divisão da qualidade da resolução transmitida, visando maior flexibilidade ao sinal e conteúdo transmitido. Essa divisão de resolução criou três padrões de definição da taxa de resolução. O formato de transmissão SDTV (Standard Definition Television), possui a resolução semelhante à TV Analógica, superando a qualidade com um pouco mais linhas ativas. Desse modo requer menor parcela da banda de transmissão, sobrando mais espaço para outras definições dentro do espectro. A EDTV (Enhanced Definition Television), possui a qualidade intermediária ao SDTV e ao HDTV, seu argumento é a qualidade superior ao SDTV, porém não requer todo o espaço do espectro. A HDTV (High Definition Television) ao contrário dos outros formatos citados acima ocupa toda a banda de transmissão, consequentemente surtindo o efeito de maior resolução [Mendes e Fasolo]. O uso do formato de transmissão empregado em um aparelho de TV influencia diretamente no custo. Aparelhos HDTV são os mais caros, seguidos pelos EDTV e, os mais baratos, SDTV.
  27. 27. A Figura 4 ilustra as diferenças de resolução dos formatos suportados pelos aparelhos de televisão, entre esses formatos estão os utilizados no padrão analógico (NTSC e PALM) e os formatos digitais (XVGA, HDTV). Fonte: [WIKIPEDIA] Figura 4: As resoluções e seus formatos A diferença de resolução é devido ao número de linhas emitidas por cada formato de resolução, podendo ser acompanhado na Tabela 2, na qual mostra as linhas de definição emitida por cada formato. Fonte: [MENDES e FASOLO] Tabela 2: Comparativo entre TV Analógica para Digital . A diferença entre o último formato analógico, NTSC, e a primeira digital, SDTV, é quase nula, têm-se 480 linhas ativas no SDTV (digital), para 330 no NTSC (National Television Standards Committee), dessa forma as duas utilizam o formato da tela de 4:3. Compensando este fato, os formatos EDTV e HDTV demonstram a vantagem aplicada da TV Digital para a TV Analógica, no qual temos a diferença de
  28. 28. 750 linhas ativas para o formato NTSC, aumentando consideravelmente a resolução do HDTV para o NTSC. 3.4.2 Meios de Transmissão Foi visto até então como se comporta o dado dentro do espectro, e como são divididos esses dados para transporte das informações. Agora será visto como são, e quais são os meios de transmissão, no qual será discutido como funciona a transmissão terrestre para aparelhos de TV, a transmissão de IPTV para Internet e a WebTV, que se utiliza da tecnologia de Web Streaming. A transmissão da TV Digital, como foi visto, é feita por radiofrequência, ou seja, do mesmo modo que a TV Analógica, porém não interpretada da mesma forma, consequentemente levantando a questão de como o sinal digital vai se comportar para aparelhos de TV Analógicos e para os novos aparelhos. A TV Digital como toda inovação, necessita de um prazo para que as pessoas se adaptem a ela, no caso da TV, como será recepcionado o sinal digital se existem inúmeros aparelhos analógicos nos lares do mundo, em especial no Brasil? Deve-se trocar todos os aparelhos? Não. Pensando nessa situação, foi desenvolvido um conversor de sinal, que recebe o sinal digital e o converte para analógico, não havendo necessidade de trocar o aparelho de TV que um usuário possui. O funcionamento desses conversores denominados set-top boxes, é demonstrado na Figura 5, como é feita a conversão do sinal. O funcionamento do set-top box começa no recebimento do sinal digital por uma antena, passando por um sintonizador que converte o sinal de radiofrequência, para sinal de banda base codificado, para ser manipulado facilmente pelos dispositivos internos. Após esse processo, é enviado esse sinal base para o demodulador, que é responsável por converter o sinal codificado em bits, contendo vídeos, áudio e dados. O acesso condicional é responsável por limitar acesso a algumas informações contidas no sinal. O multiplexador tem a função de descriptografar o sinal, e encaminhar para cada decodificador, seus dados respectivamente cabíveis para sua função. Os decodificadores são responsáveis por converter os sinais recebidos, e transpor de forma a compreensão humana, por exemplo, a renderização do conteúdo de vídeo (desenhar), composto no sinal [Picolo].
  29. 29. Fonte: [PICOLO] Figura 5: Diagrama de funcionamento interno de um Set-Top Box Há outro caso em que os aparelhos de TV lançados recentemente já estão adequados à recepção do sinal, não havendo a necessidade de conversão, ou seja, seus dispositivos internos são capazes de interpretar os códigos binários recebidos, não havendo a necessidade de portar o sinal digital para o analógico. A forma que é inusitada para esse meio de comunicação, é a transmissão por IP, no qual é utilizada a infraestrutura da Internet para transmitir o sinal da TV Digital, por intermédio de pacotes IP. Para isso, é necessário que sejam de conhecimento comum algumas tecnologias, como Internet, TCP, UDP, RTP, IP entre outros. 3.4.3 A INTERNET Como a maioria das tecnologias, a Internet foi criada para suprir uma demanda, no caso especificamente militar. No auge da guerra fria, as forças armadas americanas necessitavam interligar seus quartéis, assim em 1975 o Departamento de Defesa (DoD) criou a ARPA (Advanced Research Project Agency). Em 1969 o DoD desenvolveu um sistema de comunicação no qual tinha o objetivo
  30. 30. de interligar os servidores dos centros de comando da ARPA, denominado de ARPAnet. A característica fundamental da ARPAnet era a possibilidade de funcionamento, mesmo após um ataque nuclear. Seu funcionamento era baseado em um protocolo de comunicação chamado NCP (Network Control Protocol), que proporcionava conexões remotas e transferências de arquivos. Em 1983, a ARPAnet muda seu protocolo de comunicação para a utilização dos protocolos TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) que foram desenvolvidos por Vincent Cerf e Bob Kahn entre 1974 e 1978. O TCP/IP ainda é utilizado nos dias de hoje por sua robustez. Devido a essa mudança de protocolo, deu-se a interligação com outras redes que haviam surgido, junto a isso criou-se o nome Internet, assim sendo em 1986 a NSF (National Science Fundation) também americana, criou a NSFnet, fornecendo estrutura de comunicação efetiva à Internet. Em 1990 é dado o fim oficial a Guerra Fria, consequentemente a ARPAnet termina suas atividades, porém centros de investigação e universidades estão totalmente interligados pela Internet. Em 1992 e 1993 é criada pela NSF um conjunto de organizações que tem o intuito de gerenciar e moderar os padrões de Internet. Com essa estruturação de órgãos responsáveis pela Internet surgiram algumas organizações:  ISOC (Internet Society) responsável por coordenar o desenvolvimento na Internet;  IAB (Internet Architecture Board) responsável pela subcomissões e pela aprovação de novos Standarts;  IETF (Internet Enginering Task Force) responsável pelas indicações de novos Standarts para aprovação da IAB;  IANA (Internet Assigned Numbers Authority) responsável pela distribuição e coordenação dos endereços da Interent.
  31. 31. Em 1993, é criado a InterNIC, órgão isento que fica responsável pela gestão dos endereços de Internet nos EUA. Este mesmo poder é dado a organismos paralelos, que gerenciam os endereços, limitados por suas regiões e ou continentes. Em 1995, a NSFnet é substituída por operadores de Internet privados, devido a pressão de grandes grupos econômicos, dessa forma tornando a comercialmente viável e “popular”. A Internet, como foi visto, é uma ferramenta que tomou proporções gigantescas, porém apesar do tempo de existência, ainda está em crescimento, aproximadamente 13,1% por mês, totalizando 7,9 bilhões de usuários, só no Brasil [IT WEB]. Com essa característica de crescimento, sua evolução é contínua, com cada vez mais serviços baseados em sua conectividade, dando a sociedade outra forma de comunicar-se e de manter sua rentabilidade comercial. 3.4.4 Web Streaming O conceito básico de Streaming é transmitir conteúdos áudio-visuais por meio da Internet, sem a necessidade de efetuar o download integral do arquivo antes de visualizá-lo, mas sim, o download de fatias do arquivo para visualizar o seu conteúdo, de modo a fazer o download ao mesmo tempo em que o executa. O processo de transmissão se dá a um software específico alocado em um computador que fica com a responsabilidade de transmitir o Streaming para os clientes conectados a ele, por intermédio dos protocolos RTP (Real-time Transport Protocol) e UDP, ou seja, é um processo cliente-servidor. Esse servidor tem todos os artifícios de compressão, repartição e emissão dos arquivos, no qual enviará os pedaços do arquivo que sofrerá o Streaming, para o buffer do computador cliente. O funcionamento do buffer do cliente pode ser acompanhado na Figura 6, que demonstra o fluxo de processos quando uma conexão entre cliente e servidor é estabelecida. Após a conexão, o cliente solicita um conteúdo, que é então separado em partes pelo servidor e enviado para o buffer do cliente. Quando alcançada a quantidade de quadros que permitam a exibição de forma satisfatória no cliente, é dado o início à execução do conteúdo. Enquanto isso, simultaneamente, é feito o download do restante do vídeo.
  32. 32. Figura 6: Conexão Cliente-Servidor para Streaming. Devido a essa descarga do arquivo no buffer do computador, é possível a pausa e o retrocesso do conteúdo exibido, dando a flexibilidade de controlar a exibição do conteúdo, porém não havendo a necessidade do usuário baixar o vídeo como um arquivo convencional. Os requisitos para utilizar essa forma de consumir conteúdos de áudio- visual, são basicamente um plug-in de vídeo (codec’s e plug-ins de players de vídeo) e obviamente uma conexão de Internet, por esse motivo, é uma tecnologia de fácil acesso e em crescente utilização. 3.4.5 UDP O User Datagram Protocol tem como característica básica a troca de pacotes pequenos entre computadores em rede. No UDP a transferência de pacotes não é confiável, já que o mesmo não garante a recepção dos dados de forma correta, ao contrário do TCP. Não há detecção de erros nos pacotes e muito menos retransmissão de pacotes que possam chegar ao destino com erros [GALLO E HANCOCK]. A utilização desse protocolo se dá principalmente em aplicações que transmitem dados em tempo real (como o Streaming), devido ao fato de enviar o pacote apenas uma vez, não ocupando a banda com retransmissões de pacotes, proporcionando agilidade no processo de envio de arquivos áudio-visuais.
  33. 33. 3.4.6 RTP O Real-time Transport Protocol foi desenvolvido para formatar arquivos especificamente para transpor dados multimídias por intermédio da Internet. Uma de suas aplicações é o Streaming, no qual demanda envio de pacotes pré-formatados, sendo agilmente encaminhado para a recepção do cliente, em tempo real [GALLO E HANCOCK]. As transmissões de dados multimídias se utilizam do protocolo UDP que tem como característica a agilidade no envio de pacotes, em contra partida não garante a chegada dos pacotes como já foi visto. Essa não garantia de entrega, é contornada pelo protocolo RTP por sua característica de monitoramento de pacotes, apesar de não ser eficaz. Dentre as funcionalidades do RTP, pode-se citar a identificação dos tipos de payload, numeração de seqüência, timestamping [FERNANDES]. 3.4.7 CODEC’S Como mencionado no item 2.4.4, existem os codec’s (Acrônimo de Codificador/Decodificador), os quais são algoritmos/dispositivos que basicamente tem a responsabilidade de comprimir arquivos de áudios e vídeos, tornando seu tamanho em bytes significativamente menor. Atualmente, existem inúmeros tipos de codec’s, alguns deles estão presentes no cotidiano das pessoas, que os utilizam diariamente de forma transparente, ou seja, não sabem como são e nem de sua existência. Um codec muito utilizado no cotidiano é o MPEG (Moving Picture Experts Group), que é encontrado em aparelhos de DVD (Digital Vídeo Disc) que utilizam o codec MPEG-2; os arquivos MP3 utilizam à tecnologia MPEG, além dos MP4 e outras formas de execução de mídia portáteis, entre outros dispositivos. Existem inúmeros codec’s especializados em diversas funcionalidades, e evolutivamente chegam a obter mais qualidade. Exemplo disso têm-se a nova geração de codec’s, no qual o H.264 (sucessor do H.263 da mesma geração do MPEG-4) está localizado. Seu diferencial é a alta taxa de compressão, possibilitando transmitir vídeos aulas e vídeo conferência com alta qualidade, ocupando
  34. 34. aproximadamente 200Kbps de banda, perante os 400Kbps necessários para executar a mesma tarefa pelos codec’s de sua antiga geração [QUEIROZ]. A função de um codec é possibilitar a compressão e codificação do conteúdo de arquivos áudio-visuais, diminuindo seu tamanho (bytes) podendo assim ser transportado para qualquer lugar, por qualquer meio, obviamente sem perder a qualidade do arquivo original, dando viabilidade para criar novas tecnologias de transmissão de dados. 3.5 IPTV Com a popularização da Internet e o advento da TV Digital, surge uma nova fase para o maior veículo de comunicação de massa. Com a mudança do paradigma da transmissão de sinais de TV, foi possibilitado o envio do sinal áudio-visual televisionado por outros meios de comunicação, além do satélite e torres de transmissão. A Internet que possui um público numeroso tornou-se um novo meio de transmissão para a televisão, sendo assim denominada IPTV. O core business da IPTV é a sua portabilidade de transmissões. Seu conteúdo é semelhante ao da TV Digital por satélite, porém o que difere uma da outra é o meio de transmissão, assim a IPTV assume a função de ocupar a Internet como canal principal de transmissão. A IPTV surgiu no intuito de disponibilizar de modo seguro e ágil o sinal de TV, desse modo a possibilidade de transmitir o conteúdo televisionado monta um portfólio de meios de disponibilizar seu conteúdo, seja ela em tempo real ou por demanda. Esse novo conceito de TV que está sendo implementado, está diretamente ligado aos acontecimentos sociais que a Internet desencadeou. Assim a individualização está em processo de expansão, moldada pela Internet, e neste caso a TV não está de fora. A conectividade e interatividade introduzida pela Internet criaram uma safra de consumidores exigentes, a demanda de meios bi-direcionais chega a um patamar de necessidades que só os mais adaptáveis serão aceitos, neste caso digitalizando até mesmo as teorias de Charles Darwin.
  35. 35. Com a onda de consumidores exigentes aliados a conectividade dos serviços criados, desenvolveu-se transmissões de TV que possibilitam interações com o usuário, possibilitadas pela chegada dos serviços de Internet a um aparelho de TV. Essa importação de serviços para o aparelho de TV, desencadeia um novo nicho de mercado para os profissionais de tecnologia, ou seja, o surgimento de softwares que sejam baseadas nessa nova arquitetura será visível quando esse advento estiver em um processo estável de sua implantação, novas oportunidades virão. Com tudo isso, o fortalecimento da vinda da tecnologia de TV Digital é visível, dessa forma criando inúmeras expectativas, tanto do mercado quanto do usuário que estão em meio a um bombardeio de informações. As respostas a todas as perguntas serão dadas com o tempo, porque há muita especulação quanto a real vantagem desse segmento tecnológico, porém será uma mudança radical no que se conhece hoje em termos de televisão. 3.6 WebTV O conceito de WebTV, surge com o advento da TV Digital, no qual é digitalizado o sinal de TV de forma a transmitir o conteúdo televisionado por intermédio da Internet. Sua função básica é transportar o conteúdo televisionado por satélite/torres de transmissão, para um portal de Internet que fica responsável por exibir o vídeo gerado por Streaming. A WebTV, surge em uma era na qual há a convergência de tecnologias de comunicação e que todos os meios de comunicação estão passando por um canal ágil e de fácil acesso, a Internet. A TV não é diferente, assim os conteúdos transmitidos pelas emissoras de TV, podem ser assistidos por sites especializados nesse tipo de transmissão.
  36. 36. 4 TRABALHOS RELACIONADOS Em pesquisa sobre a TV Digital e suas vertentes, foram encontrados alguns trabalhos que se relacionam com o tema proposto neste projeto, desde dissertações, artigos e teses de mestrado até casos de sucesso de aplicativos comerciais. A utilização da tecnologia estudada neste projeto se mostra uma ferramenta poderosa, tratando-se de um veículo de informação e comunicação aplicável ao cotidiano das pessoas. É possível acompanhar isso por intermédio de pesquisas sobre a aplicabilidade do Streaming, mostrando-se de grande valor dentro do escopo da educação à distância. Aplicações comerciais também vêem no Streaming um forte aliado no que condiz a flexibilidade estrutural desta tecnologia. Têm-se relatos de alguns casos de sucesso, nos quais empresas de pequeno porte obtiveram sucesso ao comercializar software ou canais baseados em softwares especializados em transmitir dados áudio-visuais pela Internet, como será visto nos parágrafos a seguir. Acompanhando esses exemplos, têm-se documentos que demonstram pontos positivos e deficiências que essa tecnologia possui. Exemplo disso, encontra- se trabalhos citando as demandas que essa técnica pode suprir. O trabalho de conclusão de curso, desenvolvido por TSCHÖKE [TSCHÖKE], é um desses documentos que mostra as possibilidades de aplicação da tecnologia de Streaming. A proposta do seu trabalho é transmitir por Streaming um sinal digital, capturado por uma placa de captura, assemelhando-se à proposta deste projeto. Os pontos cruciais do trabalho apresentado por TSCHÖKE são as transmissões de Streaming ao vivo e por demanda, expondo algumas aplicações que se utilizam desta tecnologia como softwares de telefonia e vídeo conferência, criando assim um campo interessante de discussão sobre o caminho tomado pela convergência de dados e os meios de transporte dessas. Um ponto curioso que é exposto por TSCHÖKE é que no ano de 2000 (ano anterior a publicação de seu trabalho), o Streaming de vídeo era uma tecnologia impraticável, devido à carência de estrutura de conexão à Internet, e que atualmente
  37. 37. é algo tangível, pela “popularização” da conexão de banda larga, não sendo mais um obstáculo para aplicações que se utilizem dessa tecnologia. Em comparação a este projeto, a proposta de TCHÖKE traz uma forma de transmitir conteúdos já digitais, diferentemente do projeto proposto aqui. Que é transpor conteúdos analógicos por Internet. Neste caso convertendo esses sinais analógicos para digitais, além da possibilidade de transmitir conteúdos já digitais. Outro trabalho que apresentou bastante consistência na descrição dos fatores tecnológicos, aplicáveis ao contexto proposto (Streaming) é a dissertação de mestrado apresentado por ADÃO [ADÃO], que demonstra como a tecnologia de Streaming pode auxiliar a educação à distância e suas vertentes. Explanando de forma motivadora o Streaming, sua dissertação tem o objetivo de incentivar a adoção dessa forma de veicular informação, localizando fatores que expõem seus prós e contras. Exemplo disso é o problema de largura de banda, que em casos específicos torna-o impraticável (conexões discadas). Em outros casos, suas vantagens proporcionam uma economia de grande valia, como a aplicação de treinamentos à distância, esse método sana o problema de deslocamento e investimento com salas de treinamento. Outro ponto abordado que se mostra interessante dentro da dissertação desenvolvida pelo ADÃO, é a criação de um estúdio de gravação, que necessita de poucos equipamentos e conseqüentemente exige pouco investimento. Relatando o material e o planejamento necessário para construir vídeos dentro do contexto da EAD. Esse ponto abordado por ADÃO, agrega um argumento crucial quanto a aplicabilidade da tecnologia de WebTV. Essa característica forma um complemento (mútuo) de leitura e pesquisa, pois tem-se intenções semelhantes para utilização deste projeto, que é a exposição dessa ferramenta que traz flexibilidade a diversos nichos carentes de ferramentas acessíveis. Um exemplo interessante de aplicação de um WebTV (Streaming) e sua interação é apresentado no artigo desenvolvido por THURLER [THURLER]. Que
  38. 38. relata o caso de sucesso do jornal apresentado no canal AllTv (www.alltv.com.br) , que tem seu funcionamento inteiramente por intermédio da Internet. Neste artigo são analisados os contextos de interatividade e funcionamento de um programa apresentado por um canal televisivo, que consiste integralmente na Internet. Especificamente, é abordado o programa de telejornal intitulado Jornal Interativo. Utilizando o contexto da inserção da TV Digital no cotidiano das pessoas, o artigo de THURLER demonstra como funciona a apropriação de características das evoluções, que nesse caso em especial, as novas mídias tem seus alicerces em conceitos de seus antepassados. O conteúdo exposto neste artigo, reforça a sensação de mudança de paradigmas que a TV Digital trouxe, criando uma nova safra de telespectadores refinados e exigentes, tornando o mercado e as tecnologias mais competitivas e em busca sempre de superar o que existe na atualidade. Neste caso tem-se um exemplo motivador ao investimento na pesquisa dessa arquitetura de transmissão, mostrando um caso de sucesso na utilização de WebTV. Esse exemplo dado por THURLER incentivou a idealização do projeto, criando a expectativa de se obter um ambiente de transmissão versátil. Sem ir muito longe do cotidiano, é apresentado o caso de uma empresa curitibana que utiliza a tecnologia de Streaming para alavancar seus negócios. A DigitalSK [DIGITALSK], empresa do ramo de desenvolvimento de portais de Internet e conteúdos multimídias para e-learning, lançou recentemente o software intitulado SKTV. Esse software é que uma plataforma de WebTV, que tem como fundamento a publicação de vídeos gravados por um estúdio nos padrões WebTV, formatando assim, um caso de sucesso comercial, agregando maior robustez em um site de Internet e acrescendo mais um serviço ao mercado Web. Exemplo prático dessa ferramenta é o caso PUCPR (Pontifícia Universidade Católica do Paraná) que utiliza a plataforma SK Vídeo (um modelo de SKTV) dentro de seu ambiente de aprendizagem, o Eureka. Segundo Claude Tarrit, coordenador do serviço de novas tecnologias educacionais da PUCPR, a facilidade ofertada pela
  39. 39. solução SK Vídeo como produção/edição de vídeos e gravação de conteúdos, pode aumentar o leque de opções do Eureka, além de proporcionar a elevação qualitativa e inovadora ao ambiente de aprendizagem da PUCPR [DIGITALSK]. Em relação ao que será desenvolvido, essa ferramenta da DigitalSK, é um outro exemplo de aplicação de sucesso, motivando o desenvolvimento do ambiente que será de transmissão de tempo real, diferentemente da SKTV. A aceitação dessa tecnologia pelo mercado e por nichos de diversas espécies demonstram o quão importante essa revolução tecnologia que circunda a TV Digital é. Nesse enfoque, a dissertação de mestrado desenvolvido por FILHO [FILHO], demonstra como a sociedade recebe e receberá a TV Digital e suas vertentes, concentrando-se na transição do espectador de conteúdos de uma via de interação, para um espectador que tem a interatividade realmente aplicada. Além da análise dos padrões do projeto brasileiro de TV Digital. Com as informações reunidas nessa dissertação de mestrado, é possível concluir o quão é complexo o processo de implantação e adaptação das pessoas ao novo paradigma da TV, assim criando uma análise do processo que o país está passando em relação à implantação da TV Digital. Com os dados que compõem os trabalhos correlatos ao tema proposto, pode-se ver o quão é poderosa essa ferramenta e como sua flexibilidade pode auxiliar diversos nichos mercadológicos, proporcionando mais um item para contribuir com a convergência de dados que está ocorrendo atualmente no mundo.
  40. 40. 5 ESPECIFICAÇÃO Neste capítulo é apresentada a especificação técnica do projeto proposto. Entre outros itens, é detalhada como será efetuada a conversão do sinal recepcionado do satélite e retransmitido por intermédio da Internet. Este processo passa por etapas que tratam as informações recebidas, criando um refinamento das informações, possibilitando o envio das mesmas por intermédio de Web Streaming. A estrutura montada para a aquisição do sinal será baseada em equipamentos que o mercado de hardware oferece, será utilizado um dispositivo de captura de sinal de TV, recepcionando o sinal aberto de TV e possibilitando o tratamento do seu conteúdo pelo software a ser desenvolvido, utilizando-se das API’s definidas para gerar o produto final desse projeto. Com isso os micro- computadores a serem utilizados como servidores, serão computadores PC comuns. Visando o desempenho de transmissão, serão implantados dois servidores, um deles de captura e tratamento do sinal e outro de transmissão de dados por Streaming, delegando de forma ordenada as responsabilidades, gerando agilidade no processamento. Essas características definem a parte teórica do funcionamento do protótipo, criando assim um sistema que agrega mais um serviço a Internet. Propondo uma nova ferramenta de convergência de dados, para auxiliar os usuários de diversos nichos, desde o entretenimento à educação à distância [BRAWERMAN, MARQUES, MACEDO]. 5.1 Visão Geral Como visto anteriormente a proposta desse projeto é efetuar a captura do sinal de satélite e retransmitir esse sinal por intermédio da Internet, utilizando-se de um portal de Internet, o qual possui um player de vídeo que exibe em tempo real o que está sendo transmitido no canal previamente selecionado, possibilitando ao usuário assistir e selecionar o canal que deseja, como um aparelho de televisão convencional. Dessa forma, caracteriza-se como um serviço de televisão via Internet, ou denominada como WebTV.
  41. 41. A infraestrutura do sistema que permite ao usuário acessar os canais de TV é demonstrada na Figura 7, na qual vê-se que há a possibilidade de inserir outros dispositivos de entrada, além do satélite. Isso possibilita capturas e transmissões de conteúdos diversificados, ou seja, pode-se transmitir conteúdos de mídias como DVD, Fita K7 ou até mesmo capturar imagens ao vivo por intermédio de filmadoras, fornecendo a possibilidade de criar estúdio de filmagens de baixo custo (indicados para utilização em transmissões para EAD - Ensino à Distância). Os dispositivos acima citados são capturados por um servidor dedicado a capturas. Este servidor possui uma placa de captura de vídeo, conhecida popularmente como “PCTV”. Através dessa placa, é gerado um vídeo, este vídeo é extraído pelo software desenvolvido neste projeto (que a partir de agora será chamado de software), que tem seu alicerce, a framework da ActionScript 3.0[ADOBE], possibilitando conversões e transmissões entre outras formas de tratamento desse sinal. Após a extração dos dados gerados pela placa de captura, o dado é tratado e encapsulado para transmissão, enviando-o para o servidor de Web Streaming, que disponibiliza esse conteúdo tratado. Depois desse processo, as estações clientes, ao se conectarem ao site, irão consumir o vídeo de acordo com o plug-in que estiver instalado em seu navegador de Internet, possibilitando a execução do player alocado no portal proposto. Figura 7: Infraestrutura de transmissão de WebTV Na Figura 7, pode-se ver a ilustração demonstrando como funciona a forma de comunicação com o servidor (Internet), e quais os tipos de arquiteturas que
  42. 42. poderão acessar o serviço. Essa arquitetura vai do PC convencional até o celular, no qual é necessário um navegador e o plug-in específico para o consumo do Streaming. A infraestrutura acompanhada na figura acima necessita de pouco investimento financeiro, de modo que viabiliza a construção do protótipo do projeto proposto, não demonstrando maiores problemas para concretizar a captura, tratamento e distribuição do sinal para a implementação da WebTV. 5.2 A Captura do Sinal O sinal enviado pelo satélite de transmissão de TV caracteriza-se como um sinal de radiofrequência que transporta informações multiplexadas de áudio e vídeo. Essas informações têm em seu meio de distribuição o satélite, porém para disseminar essas informações para antenas de menor capacidade, são utilizados retransmissores. Esses dispositivos de retransmissão (torres de transmissão) são amplificadores, no qual repetem as informações recebidas do satélite, convertendo- as para um sinal interpretável às antenas comuns de TV (encontradas comumente nos lares). A captura do sinal pela antena convencional é convertido para pulsos elétricos que ativam dispositivos internos de um aparelho de TV analógico. No caso específico do servidor proposto, o sinal multiplexado emitido pelas torres de transmissão devem ser interpretados e convertidos a uma forma que possa ser manipulada pelo sistema. A extração e conversão do sinal receptado pela antena é efetuada pelo dispositivo de captura de TV (PCTV). Este dispositivo recebe o sinal eletro- magnético multiplexado analogicamente e o converte para uma espécie de sinal digital, possibilitando a manipulação do sinal televisivo. Na Figura 8, é possível acompanhar esse processo, demonstrando os dispositivos de entrada, o dispositivo de captura, os dados gerados por essa captura, a interferência do software desenvolvido em ActionScript 3.0[ADOBE] e seu resultado final, ou seja, o arquivo de vídeo pronto para o envio ao servidor de Web Streaming. A imagem é captura pela placa, interpretada pelo sistema desenvolvido e disponibilizada para o usuário no servidor de Streaming.
  43. 43. Figura 8: Captura de vídeo Esse processo é efetuado por diversos dispositivos encadeados, assim dependendo do resultado de um para o funcionamento de outro. Essa característica exige funcionamento perfeito de todos os componentes desse sistema. 5.2.1 Dispositivos de entrada Os dispositivos de entrada são os pontos de partida da transmissão desse projeto. Pode-se ter inúmeros dispositivos que possibilitem a reprodução de vídeos distintos. Pode-se também executar vídeos de acordo com o interesse do usuário, pois o leque de opções gerados pelos dispositivos de entrada é grande. Com o portifólio criado por esses dispositivos de entrada, há a possibilidade de fazer transmissões ao vivo, retransmissões de canais de TV, distribuição por demanda de vídeos, além de criar a possibilidade de estruturar um estúdio de filmagens a custos baixíssimos. Abaixo pode-se acompanhar os dispositivos que em princípio enriquecem um servidor de captura.  Câmera Filmadora Analógica: Esse dispositivo pode ser conectado à placa de captura de vídeo por intermédio da entrada RCA (Radio
  44. 44. Corporation of América), a qual é composta por três cabos, áudio direito (vermelho), áudio esquerdo (branco) e o plugue de vídeo (amarelo), transmitindo o sinal analógico da câmera para o receptor/conversor de sinais.  Câmera Filmadora Digital: Sua transmissão de dados pode ser efetuada tanto de forma analógica como digital. Esse dispositivo possibilita a conexão à porta FireWire. Porta essa que tem a capacidade de transferência de dados de aproximadamente 400Mbps (megabytes por segundo), dessa forma, favorecendo as transmissões ao vivo [PC WORLD].  Dispositivos de Reprodução: Neste perfil se encaixam os aparelhos reprodutores de fitas K7, ou até mesmo aparelhos de DVD, os quais podem ser conectados por meio da entrada RCA, entrada coaxial ou até mesmo serem conectados internamente como um periférico (caso de leitores de DVD), dependendo de suas características. O projeto está balizado em recepcionar um sinal de TV (independente da fonte) e retransmiti-lo por Web Streaming, assim a definição de qual fonte utilizar, não é a decisão de maior complexidade, no caso deste projeto, a desmonstração ficará limitada em recepcionar o sinal de uma antena convencional, ou seja, sinal de TV Aberta. 5.2.2 Dispositivo de Captura Como mencionado no tópico anterior, os dispositivos de captura, possibilitam a conexão de inúmeros dispositivos. Sua flexibilidade de conexões e mídias acopláveis a ela torna esse dispositivo como o mais complexo e importante no processo de desenvolvimento do protótipo do projeto. O projeto prático visa capturar o sinal da TV por intermédio de uma antena, desse modo, é indiferente a fonte do sinal. A captura se desempenhará de acordo com o sinal recebido pelo dispositivo de entrada, no qual o software desenvolvido neste projeto receberá informações da placa de captura, interpretando e tratando as informações para submetê-las ao Streaming. Na Figura 9 está ilustrado como
  45. 45. funciona a ligação dos dispositivos fontes e o resultado da extração que o software irá fazer desta placa. Figura 9: Processo de E/S do dispositivo de captura. Exemplificando o funcionamento da captura têm-se dois dispositivos de entrada, a antena convencional (Analógico) e a antena por satélite (Digital), proporcionando diferença apenas na qualidade da imagem a ser capturada.  Torre de transmissão: Emite sinais eletromagnéticos de 6MHz para as antenas convencionais [Wilson].  Satélite: Emite sinais eletromagnéticos de aproximadamente 30MHz para antenas com decoders [Mendes e Fasolo]. Esses dispositivo de recepção (antenas e ou decoders) estão ligados por um cabo denominado coaxial, conectado a porta referente a esse cabo na placa de captura. Nessa etapa, o sinal eletromagnético capturado pela antena é transmitido para os dispositivos internos de conversão de sinais, que transformam os pulsos elétricos em informação interpretável para o software. A função de converter sinais televisivos em um sinal digital é totalmente desempenhada pelos componentes de hardware da placa.
  46. 46. Após os sinais sofrerem a conversão de estado analógico para o digital, é criado um túnel de comunicação entre o hardware e o software, que é o principal caminho de extração dos dados gerados pela captura de vídeo, dando o início ao processo de tratamento das informações em estado “bruto”. 5.2.3 SISTEMA DE CAPTURA A conversão das informações recepcionadas pelo interpretador de sinais eletromagnéticos resulta em um sinal de vídeo, que é conectado e recebido pelo software a ser desenvolvido. Superficialmente, o software conecta-se em um dispositivo de hardware através de um driver, este dispositivo fornece os dados convertidos, derivando o início do processo de captura. O sinal capturado é recebido pelo software por intermédio de uma conexão criada por um canal de conexão com o driver da placa de captura. Esse canal de comunicação permite acesso aos dados gerados pelo hardware, dessa forma é criado um túnel de comunicação com as funcionalidades da placa de captura, sendo que uma delas é a recuperação do sinal de TV, possibilitando a coleta dos dados recebidos por radiofreqüência. O processo de coleta dos dados tem basicamente a função de transformar o conteúdo da placa de captura para um arquivo temporário, interno ao software, denominado buffer. Com os dados alojados no buffer do sistema, é dado início ao processo de encoding, ou seja, é aplicado um algoritmo existente de compactação e codificação de arquivos, específico para arquivos áudio-visuais, reduzindo o tamanho físico do arquivo e possibilitando o transporte do mesmo por diversos meios de transmissão, como o Streaming. Com as características citadas anteriormente, o software assume a responsabilidade da extração do conteúdo da placa de captura e a codificação deste para o seu transporte. Para este processo o ActionScript 3.0[ADOBE] possui bibliotecas de codificação, que tratam os arquivos em buffer, de forma a compactá- lo, transformando em um arquivo de formato interpretável para o Flash Player[ADOBE].
  47. 47. A vantagem tangível da técnica de codificação de arquivos áudio-visuais é a possibilidade de compactá-los, passando de arquivos com gigabytes de tamanho para arquivos com megabytes, com perda baixíssima de qualidade ou nula. Para isso ocorrer, há um portfólio de algoritmos de codificação, que proporcionam um vasto campo de opções de codec’s. Nesse escopo o balizador de opções entre os inúmeros codec’s, é a capacidade de compactação sem perder a resolução da imagem, no qual é extremamente relevante à qualidade do conteúdo a ser transmitido. O projeto, por se tratar de uma ferramenta de transmissão de vídeos pela Internet, tem a preocupação de obter um formato otimizado de envio do conteúdo, para possibilitar a transferência dos dados sem perder a qualidade do dado original. Para isso, há a necessidade de compreender a aplicação da codificação e decodificação de arquivos, de modo a garantir a qualidade e possibilidade de transpor a informação para o cliente em velocidade aceitável. A codificação tem um papel importante para o serviço de Streaming, pois essa define a quantidade necessária da banda de conexão para transferir arquivos, não excedendo a quantidade de banda disponível do cliente conectado. Dentro das opções ofertadas pelas tecnologias existentes de codificação, há o codec denominado H.264. Criado pela empresa MPEG em conjunto ao VCEG (Vídeo Coding Expert Group). Essa união formou o projeto AVC (Advanced Video Coding), que possuía o intuito de criar um algoritmo de compactação capaz de oferecer maiores taxas de compressão de arquivos de imagem, obviamente sem perder qualidade. A conclusão do projeto AVC criou o codec H.264, que possui uma taxa de compressão superior aos seus antecessores (MPEG-2, MPEG-4, H.263), sendo qualitativamente aprovada em relação às imagens [VIANELLO]. Após a codificação do “arquivo bruto” de vídeo extraído pelo software, é gerado um arquivo em perfeitas condições para a execução do streaming, dessa forma o arquivo é encaminhado para a próxima etapa do projeto, ou seja, a versão final do arquivo de vídeo é enviada para o servidor de Web Streaming, que dará continuidade ao processo, sendo que sua responsabilidade é distribuir o vídeo para os navegadores e players dos computadores clientes.
  48. 48. 5.2.4 Servidor de Web Streaming Esta etapa do projeto é constituída pelo segundo servidor da infraestrutura de captura e transmissão de sinais televisivos, tendo a responsabilidade de aplicar o streaming no arquivo capturado pelo primeiro servidor da estrutura do projeto. Para formular este servidor é necessária a utilização de alguns softwares comerciais (porém livres), softwares que compõem o funcionamento de um servidor Web, cumprindo com a função de disponibilizar um site de Internet, que hospedará o player de vídeo, sendo a porta de saída do Streaming. A comunicação entre os servidores será efetuada de acordo com o fluxo de dados a ser transmitido. A estrutura de comunicação entre esses servidores, exemplificado na Figura 10, será uma rede convencional, tendo a comunicação por um switch 10/100Mbps (Megabits por segundo), obtendo assim 100Mb de banda interna, não correndo o risco de perder pacotes por haver um afunilamento na comunicação dos servidores. Figura 10: Estrutura de Comunicação dos Servidores Os softwares que compõe a estrutura de transmissão estão encarregados pela interpretação de um aplicativo em ActionScript 3.0, que executa o envio por meio de Streaming. Para tal é necessário um aplicativo gerenciador de páginas de Internet, que possui a característica de interpretar e dar suporte a linguagem ActionScript 3.0 para aplicações de Internet, denominado Flash Media Server [FMS].
  49. 49. Outro serviço instanciado neste servidor é o servidor de banco de dados MySQL [MYSQL], que está encarregado de controlar o acesso de pessoas précadastradas no sistema, dessa forma gerenciando os usuários do portal proposto. A persistência desses dados é realizada em uma base de dados MySQL, que possui a mesma característica dos servidores de páginas de Internet, são softwares livres. 5.2.5 Ambiente do Portal de Internet Essa parte do sistema é composta de páginas em HTML (Hyper Text Meta Language), formando um ambiente Web que fornece acesso ao player de vídeo para execução dos arquivos áudio-visuais transmitidos pelo servidor de Streaming. Nas figuras 12 e 13, pode-se acompanhar, qual é a ideia de layout para o site que hospeda este serviço. Figura 11: Layout da página inicial do Portal Na Figura 11 tem-se a página inicial, na qual o usuário tem um exemplo do que há no site, ou seja, é dada uma amostra grátis do que é ofertado para o usuário cadastrado, no caso exibindo apenas um vídeo promocional, utilizando-se de streaming de baixa qualidade para não sobrecarregar o servidor de Streaming.
  50. 50. Figura 12: Layout do portal e o player de vídeo. A Figura 12 ilustra a parte do sistema que será de acesso exclusivo a usuários cadastrados. Dentro desta área privativa, o usuário encontra uma lista de canais disponíveis, possibilitando a escolha de diversos canais, simulando um aparelho televisor. Assumindo as características citadas acima o layout do site tem a aparência simples se utilizando dos conceitos de um design agradável e interessante aos olhos do usuário sem perder a funcionalidade do sistema.
  51. 51. 6 EXPERIMENTOS PRÁTICOS Esta etapa descreve a aplicação prática do sistema de streaming, incluindo testes que demonstram o funcionamento e performance do software desenvolvido, criando uma base de como se caracteriza um ambiente de transmissão de vídeo e voz via Internet. Como viu-se no Capítulo 2 há diversas formas de aplicar esta tecnologia ao cotidiano das pessoas principalmente tratando-se de educação à distância, pois suas características convergem à este nicho. Nesta etapa foi utilizado a estrutura de uma empresa de Curitiba que tem seu foco a educação à distância [LEARNWAY], como estudo de caso foi visto a aplicabilidade de vídeos-conferência e vídeos por demanda no âmbito dos cursos via web. Com esse apoio obteve-se alguns resultados como banda necessária para transmissão de dados entre cliente e servidor, tráfego da rede em horários de pico, qualidade de vídeo e som, equipamento mínimo para realizar uma transferência de vídeo, seja ela por demanda ou ao vivo. 6.1 Estudo de Caso Neste período de desenvolvimento do software deste projeto, conta-se com uma empresa de EAD de Curitiba que por coincidência estava em busca de um projeto semelhante, porém com transmissão de vídeos por demanda em primeiro momento, passando ao interesse de transmissões ao vivo. Com esta oportunidade foi proposto um estudo de caso que traz informações relevantes ao projeto aqui apresentado, desta forma unindo uma aplicação real a uma dissertação de graduação. A estrutura criada em ambiente de teste (local) foi um servidor de captura ou hospedagem de vídeos (o servidor citado aqui é um software provedor e não exatamente estrutura física), um servidor de transmissão, e um software cliente que foi denominado de player. Com este ambiente obteve-se condições de executar
  52. 52. testes que apontam as características ideais para prover um serviço de qualidade e eficaz ao proposto neste caso. 6.2 Ambiente de Testes Com o ambiente pré-estabelecido no projeto, o próximo passo foi montar propriamente dito os servidores e clientes, enfim possibilitando o acompanhamento dos resultados esperados ou não. A seguir têm-se as características do servidor: 1. Servidor Físico de Streaming:  Processador: AMD Opteron 64 3Ghz;  Memória RAM: 2Gb;  Disco Rígido: 500Gb;  Placa de Rede: 100Mb;  Switch: Encore 100Mb. 2. Servidor Lógico de Streaming:  Sistema Operacional: Windows XP Professional Edition;  Servidor de Streaming: Flash Media Server 3.0;  WebServer: Apache 2.0;  PHP 5.0;  Banco de Dados: MySQL 5. 3. Cliente:  Processador: AMD Sempron;  Memória RAM: 512Mb;  Navegador: FireFox 3.0;  Sistema Operacional: Windows XP Professional Edition;  Versão Flash Player: 9. 4. Desenvolvimento:  Processador: AMD Sempron;  Memória RAM: 512Mb;  Software de Desenvolvimento: Adobe Flex 3.0. Essa estrutura foi utilizada para testes em uma rede local, utilizando-se de computadores convencionais que podem ser adquiridos em qualquer loja do ramo de informática, não caracterizando um padrão necessário para o funcionamento de uma estrutura de transmissão via Internet, pois cada caso deve ser analisado levando consideração número de clientes, picos de conexões entre outras variáveis. 6.3 Execução do Software Nesta etapa do processo de desenvolvimento do software foram criados testes de desempenho e comportamento, coletando dados para análise posterior do
  53. 53. ambiente construído e quais as possibilidades de levar à utilização “pública” deste software. A execução do software foi efetuado em primeira fase com arquivos por demanda, para realizar testes de execução de áudio e vídeo, assim tendo a certeza que os dispositivos de transmissão estão funcionando de acordo com o esperado, porém não levou-se em consideração o desempenho, pois tudo estava até então sendo executado no próprio servidor. Uma característica encontrada no software utilizado para prover o compartilhamento do vídeo foi à execução de somente arquivos do tipo FLV (Flash Media Video), que no caso de uma execução de vídeos por demanda essa terá que ser convertido para esse tipo de arquivo. Figura 13: Video por demanda sendo executado. Após a constatação do funcionamento do software, foi dado inicio ao desenvolver o módulo de transmissão de vídeo conferência. Essa transmissão foi efetuada por 2 computadores diferentes, no qual se utilizavam de uma webcam e um microfone instaladas em cada computador, sendo assim intermediada pelo servidor de Streaming.
  54. 54. No início das transmissões foram detectadas microfonias na execução da vídeo-conferência, causada pela webcam que possuía um microfone embutido, “sustos” a parte, a transmissão decorreu perfeitamente sem delay devido à banda disponível (rede local de 100Mbps). Figura 14: Vídeo Conferencia em execução. O próximo passo então foi transmitir o conteúdo capturado pela PCTV, ou seja, o sinal capturado da antena VHF/UHF que estava instalada no servidor. Nos testes de captura e transmissão, foi notado que as entradas de vídeo RCA disponíveis na placa de captura são gerenciadas da mesma forma pelo processador desta placa, desta forma possibilitando a transmissão do conteúdo inserido neste “canal” de comunicação. Aproveitando os testes foi inserido um sinal nestas entradas e o resultado foi satisfatório, criando a possibilidade de novas interações na transmissão, seja ela por radiofrequência (analógico) ou digital.
  55. 55. Figura 15: Sinal capturado pelos canais RCA. 6.4 Testes do Software Com o teste de execução do software concluída, passou a ser levado em consideração sua real funcionalidade, a transmissão de áudio e vídeo por streaming. Para esse teste de transferência da dados, foi utilizado uma ferramenta que está inclusa no pacote do FMS, a qual demonstra o consumo de banda, número de conexões ativas, além dos dispositivos de hardware como Webcam, placa de captura de TV.
  56. 56. Figura 16: Tela do sistema de administração do servidor FMS [ADOBE]. Todos os testes realizados seguiram um padrão como dimensões do vídeo (320x240), tempo de execução (2 minutos), com codec (H.264) e sem codec (Compactação padrão do Flash Media Server, VP6), repetindo ao menos 2 vezes cada teste, além de dividir a banda de áudio e vídeo de cada execução para obter maior precisão das taxas de compressão e transferência destes dados, expondo valores médios dos resultados alcançados. Nos testes de vídeo-conferência adotou-se como padrão um ambiente de vídeo-aula, ou seja, o usuário do sistema entra em um portal, neste local está alocado um player de vídeo que transmite o que está ocorrendo em uma “sala de aula”; caracterizando-se uma “via de mão única”, onde o que está sendo levado em consideração é a funcionalidade de o usuário assistir o conteúdo transmitido. A interação aluno-professor é feita por um chat ou e-mail, porém não será explicado por não ser o foco desta pesquisa. 6.4.1 Transmissão de vídeo-conferência sem codec Para este teste era esperada uma alta taxa de transmissão de dados já que não havia compactação, tanto para o vídeo quando para o áudio, porém comprovou-
  57. 57. se a eficiência da tecnologia da Adobe [ADOBE], surpreendendo por resultar em baixas taxas de transmissão. Para surpresa, no teste de transmissão obteve-se uma taxa de transferência de 47Kbps para a banda de áudio e 195Kbps para a banda de vídeo, totalizando 242Kbps dedicados de transferência para a realização de uma vídeo-conferência unilateral, ou seja, de uma aplicação servidor para os clientes on-line no site. 6.4.2 Transmissão de vídeo-conferência com codec Esta experiência tem por objetivo a medição da quantidade de banda alocada para a transmissão de vídeo e áudio utilizando-se do codec H.264. Como esperado as taxas de transferência diminuíram consideravelmente. Foi obtido 147Kbps para a banda de vídeo, porém para a banda de áudio não houve mudanças no consumo de banda, pois se utilizou 46Kbps para a transmissão. Totalizando 193Kbps para transmissão. 6.4.3 Transmissão do sinal de TV sem codec Como já esperado as taxas de transferência para o sinal de TV foram um pouco maior do que a vídeo-conferência devido os ruídos que o sinal analógico traz. Com essas características foi obtido a taxa de 209Kbps para a banda de vídeo, já para a banda de áudio não se obteve mudanças, pois apresentou a taxa de 47Kbps muito próximo aos resultado alcançados nos testes anteriores. Totalizando 256Kbps para transmissão. 6.4.4 Transmissão de sinal de TV com codec Essa etapa do teste notou-se que os ganhos com a aplicação do codec H.264, não foram satisfatórios, pois a banda de vídeo consumiu 200Kbps e 47Kbps para a banda de áudio, desta forma totalizando 247Kbps para a transmissão do sinal de TV com o algoritmo de compactação. Essa “ineficiência” do algoritmo se deu as características do sinal de TV. Por este sinal vir com impurezas, os “chuviscos”, o algoritmo não pode fazer as comparações de áreas estáticas e movimentação, sendo assim toda a composição da imagem tem mudanças de cor, brilho e contraste, desta forma não compactando
  58. 58. a imagem como foi visto no caso da vídeo-conferência que emite um sinal limpo, livre de ruídos, por ser digital[VIANELLO]. 6.4.5 Transmissão de vídeos por demanda Nesta etapa os vídeos transmitidos são alocados como arquivos físicos no servidor, desta forma o acesso e visualização dos vídeos pode ser de acordo com a vontade do usuário do sistema. Com esta característica, a aplicação do algoritmo de compactação (codec) é efetuada na criação do arquivo de vídeo, ou seja, quando convertido o vídeo de seu estado puro para o arquivo FLV [ADOBE], é aplicado o codec H.264, diminuindo o seu tamanho físico em Megabytes perdendo o mínimo da qualidade de resolução do seu arquivo original. Uma peculiaridade encontrada neste teste foi à indisponibilidade de divisão das bandas sendo necessário transmitir o vídeo juntamente com o áudio, impossibilitando de comparações mais precisas desta forma de transmissão. Para este teste foi utilizado um arquivo de vídeo originalmente MPEG de tamanho físico de aproximadamente 144Mb (equivalente a), quando aplicado o algoritmo de compactação (Codec), foi gerado um arquivo de aproximadamente 2.4Mb. Para a transferência do arquivo original foi necessário aproximadamente 18.395Kbps, considerando a realidade das conexões de internet disponíveis atualmente é impraticável. Porém, o arquivo compactado pelo H.264 consumiu apenas 263Kbps de banda, demonstrando a eficácia deste codec. Com os dados levantados nos testes de desempenho, foram constatadas as reais necessidades para a construção de um ambiente básico de transmissão e captura de vídeo, sendo assim necessário somente um computador comum (levando em consideração cada situação), e um serviço de banda larga efetivamente grande, que no caso desta empresa, é de 10Mbps, possibilitando o atendimento de diversos clientes para do sistema desenvolvido neste projeto.
  59. 59. 7 CONCLUSÃO Esta pesquisa tem ênfase em uma tecnologia que está em discussão pelas mídias e órgãos competentes à implantação da nova tecnologia de transmissões televisivas. Focando o contexto tecnológico do funcionamento e todas as técnicas que circundam a transmissão da TV Digital, foi elaborada a pesquisa que intuitivamente evidenciou a TV Digital como um novo conceito de transmissão de dados áudio-visuais. Observando a evolução e construção da tecnologia obteve-se dados que demonstram o quão importante é a influência da Internet e a convergência de dados no cotidiano das pessoas. Dados esses que demonstram que o impacto provocado pelas novas tecnologias vão do ponto de vista social até a influência evolutiva das tecnologias que absorve função da comunicação de grupos. Obviamente, a televisão é um veículo de comunicação que está a caminho da digitalização, que atende um número razoável de pessoas e que é considerado o maior dispositivo de comunicação de massa. Desse modo a TV está passando por uma fase de implementações, regularizações e evoluções, seguindo assim para um patamar no qual tem-se a Internet como base de transmissão. A TV Digital como está sendo conhecida, tem o intuito de desenvolver um conceito interessante de interatividade, criando ramificações no qual utilizam-se de meio diferente, porém com o mesmo objetivo, a qualidade de som, imagem e interatividade com o usuário. Com as informações coletadas nesta pesquisa notou-se que a Internet e as atuais tecnologias estão aptas a exercer o seu objetivo maior, a convergência de informações para que seus usuários obtenham o máximo da qualidade, seja ela da informação, do conhecimento ou até mesmo da conveniência que o novo conceito da TV possibilita, criando inúmeras novas formas de disposição de conteúdos. Como demonstrado nesta pesquisa que a cada dia as tecnologias de processamento de dados estão caminhando para que a agilidade de transmissões seja mais eficaz que “ontem”, requintando dispositivos que proporcionem a comodidade e o acesso mais ágil à informação. Tecnicamente os resultados deste

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